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现代电化学工业中许多生产过程需在强酸的环境中进行,由于酸性溶液的强腐蚀性和阳极放氧的强氧化性,使得满足工业条件的阳极材料十分稀少,优良的阳极要求具有导电性高、催化活性好、寿命长、表面积大、价格低和污染小等优点。目前国内外研究较广泛的耐酸不溶性阳极类型多是以钛为导电基,此种阳极的主要缺点是在电解使用过程中,阳极放出的氧使钛钝化而导致电极电阻增大,电极失效。本文提出了一种以钛为基体,SnO2+Sb2O4+GF(石墨纤维)为中间层,PbOx或MnOx为活性层的电极,采用热分解和电沉积组合技术制备了Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx和Ti/SnO2+Sb2O4+GF/Mnox阳极。利用SEM、XRD和XPS等手段对上述电极表面形貌、结构物相、组成价态进行了表征;采用快速寿命实验考察了该电极在1.0 mol/L H2SO4溶液中4A/cm2下的预期使用寿命;采用三电极体系测定了上述电极在不同溶液中的循环伏安曲线,同时利用循环伏安曲线求得了电极表面的分形维数、活化能、氢离子反应级数和动力学参数等;并对析氧反应机理进行了探讨。结果表明:(1)Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx和Ti/SnO2+Sb2O4+GF/MnOx电极在1.0mol/L H2SO4溶液中,工业电流密度下(1000A/m2)预期使用寿命分别约为22年和3.65年,上述两种电极寿命均比一般氧化物电极的寿命长,尤其前者更为明显。(2)Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx电极的析氧动力学参数a、b、i0依次为0.238V、0.737V和4.75×10-1A/cm2;Ti/SnO2+Sb2O4+GF/MnOx电极a、b、i0分别为0.395V、1.261V和7.70×10-3A/cm2。两者相比,前者的a、b较小,i0较大。因此,Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx的电催化性能更好。(3)Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx电极和Ti/SnO2+Sb2O4+GF/MnOx电极在强酸溶液中的平均活化能分别为14.21 kJ/mol和28.01 kJ/mol,较一般的化学反应活化能低。因此该电极的析氧电催化性能较好。(4)Ti/SnO2+Sb2O4+GF/PbOx电极和Ti/SnO2+Sb2O4+GF/MnOx电极在强酸性溶液放氧反应中H+的反应级数约为零。(5)Ti/PbOx类电极OER的历程如下:PbO2-X+H2O→PbO2-X(·OH)+H++e-PbO2-X(·OH)→PbO2-X+1+H++e-PbO2-X(·OH)→PbO2-X+H++e-+1/2O2PbO2-X+1→PbO2-X+1/2O2其中,第一步为速度控制步骤,动力学表达式为:i=4kaF exp[(1-α)F△ψ/RT]-4Fkc′exp[(1-α)F△F△ψ/RT]